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EFECTOS DE LOS TERREMOTOS CHILENOS EN LAS OBRAS CIVILES

Maximiliano Astroza I.Departamento de Ingeniería Civil - FCFM

Universidad de Chile

“Las obras civiles se ven afectadas por el movimiento del suelo que produce un terremoto y por otros fenómenos que se desencadenan con el terremoto, por ejemplo: tsunami, licuación del suelo, avalanchas, deslizamientos, etc.”

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INDICE• Antecedentes sismológicos• Efectos del movimiento del suelo

– Movimiento del suelo– Intensidad macrosísmica– Vulnerabilidad sísmica estructural– Vulnerabilidad sísmica no-estructural– Daños en terremotos chilenos: edificios, instalaciones

industriales, obras portuarias, infraestructura vial.• Efectos de otros fenómenos producidos por un sismo

– Tsunami– Licuación– Avalanchas– Deslizamiento

• Comentarios Finales

ANTECEDENTES SISMOLÓGICOS

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Vigny, 2008

SITUACIÓN TECTÓNICA

FUENTES SISMOGÉNICAS

M ≈ 8.0

M ≈7.0

M ≈8.5

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TERREMOTOS CHILENOSULTIMO SIGLO

•• ValparaValparaííso 1906 so 1906 →→ BB•• Talca 1928 Talca 1928 →→ BB•• ChillChilláán 1939 n 1939 →→ CC•• Santiago 1945Santiago 1945 →→ CC•• Las Melosas 1958Las Melosas 1958 →→ DD•• Sur de Chile 1960Sur de Chile 1960 →→ BB•• La Ligua 1965La Ligua 1965 →→ CC•• Llolleo 1985 Llolleo 1985 →→ BB•• Arica 1987Arica 1987 →→ CC•• Antofagasta 1995Antofagasta 1995 →→ BB•• Punitaqui 1997Punitaqui 1997 →→ CC•• TarapacTarapacáá 2005 2005 →→ CC•• Tocopilla 2007Tocopilla 2007 →→ BB

EFECTOS DEL MOVIMIENTO DEL SUELO

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MOVIMIENTO DEL SUELO

Epicentro

Hipocentro

Dh=Distancia hipocentral

Dh

De

De = Distancia epicentral

FACTORES QUE CONTROLAN EL MOVIMIENTO DEL SUELO

Estos factores están asociados con condiciones naturales y por lo mismo sobre ellos no se puede intervenir.

• La fuente sismogénica (Tipo B, C o D).• La magnitud del evento (Energía liberada).• La distancia del lugar a la fuente sismogénica (Epicentro,

propagación de la falla).• El tipo de depósito geológico donde se ubica la

construcción.• La topografía del lugar.• Las propiedades del suelo sobre el cual se apoya la

fundación de la estructura.• La profundidad del nivel freático.

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RESPUESTA AL MOVIMIENTO DEL SUELO

FACTORES QUE CONTROLAN LA RESPUESTA AL MOVIMIENTO DEL

SUELOEstos factores quedan definidos en la etapa conceptual del proyecto y están relacionados con las características de la estructura; entre ellos se pueden destacar entre otros:

– El tipo de construcción (Material y refuerzos).– La integridad global y local de la estructura (Unión entre

elementos y refuerzos).– La configuración arquitectónica y estructural de la

construcción.– Propiedades dinámicas de la estructura (Masa, rigidez,

amortiguamiento).– Ubicación de los contenidos y elementos arquitectónicos

a lo alto de una estructura.– Mantención o conservación.

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INTENSIDAD MACROSÍSMICA

INTENSIDAD MACROSÍSMICA

• La Intensidad Macrosísmica es la forma más antigua (Escala de Rossi y Forel, 1873) para medir los efectos del movimiento del suelo.

• Su valor se determina normalmente en una escala de XII grados (Escala MMI o EMS-98) considerando los efectos que produce el terremoto en los seres humanos(sensaciones), en los objetos (movimientos) y en las construcciones (daños) de un lugar o de un sector de una ciudad.

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Intensidad Efecto Descripción

A mucha gente le cuesta mantenerse de pie. Muchas viviendas muestran grietas grandes en los muros. Unos pocos edificios ordinarios bien construidos muestran daños serios en los muros, mientras que las estructuras antiguas y débiles pueden colapsar.

Causa daños severos

VIII

INTENSIDADES MACROSÍSMICASIntensidad Efecto Descripción

Sentidos por casi todos en el interior y por pocos en el exterior. Muchas personas se despiertan. Algunos se asustan. Los edificios tiemblan en su totalidad. Los objetos colgantes se balancean apreciablemente. Pequeños objetos se desplazan. Las puertas y ventanas se abren y se cierran.

FuerteV

Escala EMS-98 (XII Grados). Versión abreviada

INTENSIDADES MACROSÍSMICAS

A medida que el valor de la intensidad aumenta, se puede esperar que:

• Seres vivientes: una mayor proporción de personas nota el movimiento del suelo y se asusta debido a ello.

• Objetos de uso común: un mayor número de objetos de uso doméstico vibra, se desordena y cae al suelo.

• Edificios: los edificios experimentan progresivamente más daños.

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INTENSIDADES MACROSÍSMICASCurvas Isosistas

Determinado el grado de la intensidad macrosísmica en distintos lugares donde ha sido percibido un terremoto, es posible trazar las curvas que separan áreas de igual intensidad.

Terremoto de Valparaíso -16 Agosto 1906 (Ms = 8.2÷ 8.4)

Kausel, 1989

INTENSIDADES MACROSÍSMICASCurvas Isosistas

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INTENSIDADES MACROSÍSMICASEfectos de la fuentes sismogénica

INTENSIDADES MACROSÍSMICASEfectos condiciones locales

INTENSIDADES PLAN VALPARAISO 1906

(Carvajal y Saragoni, 1989)

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INTENSIDADES PLAN VALPARAISO 1906

(Acevedo et al., 1996)(Carvajal y Saragoni, 1989)


I= 9÷10

I=7÷8

DAÑOS EN VALDIVIA 1960

(Lazo, 2008)

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ΔI0.5 ÷ 1.01.0 ÷ 2.01.5 ÷ 2.52.0 ÷ 2.5

Depósito coluvialDepósito de cenizas pumicíticas

Depósito lacustre, aluvional actual

Tipo de DepósitoDeposito fluvial de grava

VARIACION DE LA INTENSIDADVARIACION DE LA INTENSIDADCON RESPECTO AL VALOR EN ROCACON RESPECTO AL VALOR EN ROCA


VULNERABILIDAD SÍSMICA ESTRUCTURAL

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VULNERABILIDAD SÍSMICA ESTRUCTURAL

• De acuerdo con la forma como responden al movimiento del suelo, las construcciones se clasifican según su vulnerabilidad sísmica.

• En una primera aproximación, esta clasificación se puede hacer en función del material del cual están construidas y de los refuerzos que tengan.

VIVIENDAS CHILENAS SIN DISEÑO SISMICO

CLASE Tipo de Construcción

Construcciones de albañilería de piedra unidas con mortero de barro.

Construcciones de adobe.

Construcciones de albañilería de ladrillos cerámicos sin refuerzosunidas con mortero de barro o de cal y arena. Construcciones de albañilería de ladrillos o piedras labradas sinrefuerzos unidas con mortero de cemento.

Construcciones de tabiquería de madera rellena con adobe.

Construcciones del tipo “palo ahogado” sin malla de refuerzo.

Construcciones de albañilería confinada con elementos de hormigónarmado.

Construcciones de madera bien construidas.

Construcciones del tipo “palo ahogado” con malla de refuerzo.

A

B

C

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EJEMPLOS DE VIVIENDAS CHILENAS SIN DISEÑO SISMICO

ADOBE (Clase A)

PIEDRA ASENTADA EN BARRO(CLASE A)

TABIQUERIA DE MADERARELLENA (Clase B o C)

ALBAÑILERIA SINREFUERZO (Clase B)

DAÑOS OBSERVADOS EN LAS VIVIENDAS CHILENAS SIN DISEÑO SISMICO

G4

G4G4

G3

PIEDRA ASENTADA EN BARRO(CLASE A)

ADOBE (Clase A)

CONSTRUCCIÓN INFORMAL(Clase A)

G5

ALBAÑILERÍA SIN REFUERZO (Clase B)

MAMPOSTERIA DE PIEDRA UNIDA CON BARRO (Clase A)

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ESCENARIO FRENTE A UN SISMO DE LAS CONSTRUCCIONES SIN DISEÑO SÍSMICO

Grado Daño % Grado Daño % Grado Daño %G5 5 G4 5 G3 5G4 50 G3 50 G2 50G3 35 G2 35 G1 35G2 10 G1 10 G0 10

VIII

IntensidadClase A Clase B Clase C

Clase de vulnerabilidad

Grado Daño % Grado Daño % Grado Daño %G4 5 G2 50 G1 50G3 50 G1 35 G0 50G2 35 G0 15G1 10

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Intensidad Clase de vulnerabilidadClase A Clase B Clase C

Grado G0G1G2G3G4G5

Daño Muy SeveroColapso

No se requiere acciónRequiere reparación arquitectónica

No se requiere evacuar edificioEvacuar edificio y reforzarEvacuar edificio y demoler

Despejar el sitio y reconstruir

Daño leveSin daño

Daño ModeradoDaño Severo

Clasificación de los daños Descripción Acción a Adoptar

Según la Intensidad Macrosísmica

ESCENARIO FRENTE A UN SISMO DE LAS CONSTRUCCIONES CON DISEÑO SÍSMICO

Grado G0G1G2G3G4G5

Daño Muy SeveroColapso

No se requiere acciónRequiere reparación arquitectónica

No se requiere evacuar edificioEvacuar edificio y reforzarEvacuar edificio y demoler

Despejar el sitio y reconstruir

Daño leveSin daño

Daño ModeradoDaño Severo

Clasificación de los daños Descripción Acción a Adoptar

Grado Daño %G2 5G1 50G0 45

Intensidad Clase de VulnerabilidadClase D

VIII

Grado Daño % Grado Daño % Grado Daño % Grado Daño % Grado Daño %G5 50 G5 5 G4 5 G3 5 G2 5G4 35 G4 50 G3 50 G2 50 G1 50G3 15 G3 35 G2 35 G1 35 G0 45

G2 10 G1 10 G0 1

Intensidad

IX

Clase de VulnerabilidadClase A Clase B Clase C Clase D Clase E

Según la Intensidad Macrosísmica

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VULNERABILIDAD SÍSMICA ESTRUCTURALDE CONSTRUCCIONES CON DISEÑO SISMICO

• La vulnerabilidad estructural de los edificios con diseño sísmico depende de aspectos cualitativos relacionados con su forma y con las características del sistema estructural, los que se definen en la etapa conceptual del diseño de un proyecto.

• La evaluación de la vulnerabilidad estructural debe considerar:° Forma:

1. Planta: simetría, proporción, continuidad.2. Elevación: simetría, proporción, continuidad.

° Sistema Estructural:1. Componentes: densidad, continuidad, conexiones.2. Configuración: simetría, uniformidad, relación con

elementos no estructurales.

FORMAPlanta - Elevación

b

h

h<4b

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SISTEMA ESTRUCTURALDistribución en Planta

Si

No

No

Torsión

Villa Olímpica Santiago 1985

SISTEMA ESTRUCTURALContinuidad en Altura

Si No

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VULNERABILIDAD SISMICA DE LOS ELEMENTOS

NO-ESTRUCTURALES

ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALES

Escaleras

CalefacciónComunicacionesRed de aguaRed electricaAlcantarilladoRed de incendioAscensoresMontacargas

Aire acondicionado Equipo industrialMobiliarioSuministros

BarandasPuertas y Rutas de Salida

Equipo de oficina

Apéndices(letreros y antenas)OrnamentosMarquesinasLuminarias

ParapetosChimeneasRecubrimientos (Enlucidos)Vidrios y Ventanas

Divisiones interioresFachadasCielos falsosTechos o cubiertas


ARQUITECTONICOS EQUIPAMIENTO LINEAS VITALES

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VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LOS ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALES

• La evaluación de la vulnerabilidad de los elementos no-estructurales debe considerar los efectos directo del sismo sobre ellos (aceleraciones y deformaciones) y los efectos de la interacción con la estructura y con otros elementos no-estructurales.

• Algunas medidas para proteger estos elementos pueden ser:i. Aislar los elementos para evitar la interacción.ii. Proporcionar apoyos y anclajes para dar

estabilidad al elemento.

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ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESDAÑOS SISMICOS

Viña del Mar-1965

Viña del Mar-1985

Santiago-1985Viña del Mar-1965


Desprendimiento del Cielo Falso

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Colapso antetechos

Nisqually 2001Tarapacá 2005


Tocopilla 2007

Tocopilla 2007

Tocopilla 2007

Tocopilla 2007

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ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESMedidas para reducir su vulnerabilidad sísmica

ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESMedidas para reducir su vulnerabilidad sísmica

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DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOS

DAÑOS EN EDIFICIOS

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DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOSValparaíso 1906 (Ms = 8.2÷8.4)


Incendio sector de El Almendral

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Daños en la ciudad de Santiago

DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOSChillán 1939 (Ms = 7.8)

Chillán-1939

Chillán-1939Chillán-1939

Chillán-1939

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DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOSChillán 1939 (Ms = 7.8)

Concepción-1939 Concepción-1939

Parral-1939 San Carlos-1939

DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOSLas Melosas 1958 (Ms = 6.9)

El VolcánEl Volcán

El Volcán

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DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOSSur de Chile 1960 (Mw = 9.5)

Puerto Montt-1960Concepción-1960

Valdivia-1960

DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOSSur de Chile 1960 (Mw = 9.5)

Inundaciones en Valdivia-1960

Costanera de Valdivia-1960

Banco Chile de Valdivia-1960

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DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOSTarapacá 2005 (Mw = 7.9)

DAÑOS EN TERREMOTOS CHILENOSTarapacá 2005 (Mw = 7.9)

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DAÑOS EN INSTALACIONES INDUSTRIALES

DAÑOS EN INSTALACIONES INDUSTRIALES

Wenchuan-Mayo 2008

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DAÑOS EN OBRAS PORTUARIAS


Muelle Pto. Montt-1960

Malecón Pto. Montt-1960

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Sitio 1 y 2 de San Antonio

Terremoto de Llolleo de 1985


Sitio 1 y 2 de San Antonio Sitio 5 de San Antonio

SOLUCIONES

NOSI

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DAÑOS EN INFRAESTRUCTURA VIAL

(PUENTES, LINEAS FERREAS Y CAMINOS)

DAÑOS EN INFRAESTRUCTURA VIALCamino Pto. Varas-Pto. Montt-1960

Línea Férrea – Llanquihue-1960Puente Lo Gallardo-1985

Puente Pichoy-1960

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DAÑOS EN INFRAESTRUCTURA VIAL

Puente Bio-Bio-1960

OTROS FENOMENOS Y SUS EFECTOS

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TSUNAMI

TSUNAMI• Los tsunami son las olas producidas por

deformaciones que se producen en el fondo del mar producto del terremoto.

• Ocurren en la medida que el epicentro del terremoto se produzca costa afuera (Terremotos interplaca -Tipo B ).

• El efecto del tsunami sólo se hace sentir en la costa y por ellos las instalaciones y ciudades ubicadas en el borde costero son las afectadas.

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TSUNAMI

Page 70

Lugar Año Run-up

Arauco-Concepción 1562Concepción 1570 4 mSur de Perú 1604 16 m en AricaConcepción 1657 4 mChile Central 1730 16 m ConcepciónConcepción 1751 3.5 m ConcepciónCopiapó 1819 4 m CalderaValparaíso 1822 3.5 mConcepcion 1835 13 m Isla QuiriquinaValdivia 1837 2 m AncudCoquimbo-La Serena 1849 5 m CoquimboCopiapo 1851 3 m HuascoCopiapo 1859 6 m CalderaSur de Perú 1868 20 m AricaNorte de Chile 1877 21 m Mejillones

TSUNAMIS EN CHILE (SHOA)1

(1) SHOA: Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada

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TSUNAMIS EN CHILE (SHOA)

Lugar Año Amplitud

Valparaiso 1906 1.5 mCopiapo 1918 5 m CalderaCopiapo-Vallenar 1922 9 m ChañaralRegion del Maule 1928 1.5 m ConstituciónIllapel 1943 1 m Los VilosSur de Chile 1960 25 m Isla Mocha, 15 Mehuin, 10 m Corral, AncudTal-Tal 1966 0.8 m CalderaValparaiso 1985 1.5 mAntofagasta 1995 2.8 mTocopilla 2007

Puerto Saavedra-1960

Tsunami en Chile

12 m

Corral

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Page 73

Queule, en 1960

Tsunami en Chile

Tsunami en ChileRío Calle-Calle-1960Corral-1960

Coquimbo-1922 Arica-1877

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LICUACION

LICUACION

• Suelos arenosos saturados pueden transformarse en fluidos por efecto de un movimiento sísmico.

• Dadas las condiciones que deben presentar los suelos, la licuación se observa en los sectores ubicados junto a las riberas de los ríos o en el borde costero.

• Los daños originados por este proceso son espectaculares y se deben a grandes deformaciones de las fundaciones.

• Uno de los síntomas de la presencia de este fenómeno es la formación de cráteres con eyección de barros.

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LICUACIONPuerto Montt-1960Cráteres-Llanquihue 1960

Pisco-2007

Pisco-2007

AVALANCHAS• Durante los terremotos se producen estos fenómenos los que

pueden arrasar con edificios y obras civiles situadas en su curso, ocasionando importantes pérdidas de vidas humanas y materiales.

• De este tipo de fenómenos, la experiencia en Chile destaca los aludes que se han producido en los tranques de relave como los ocurridos durante el terremoto de Talca de 1928 en el tranque del mineral de El Teniente y en el terremoto de La Ligua de 1965 en el sector de Nogales, lo que significó la desaparición del pueblo del Cobre y de más de 200 personas.

• Las amenazas más graves de este tipo de fenómeno están constituidas por los aludes de agua y barro como son los que ocurren producto del embalsamiento que producen los deslizamientos, de ellos el más destacado es el caso de los tacos del Riñihue durante los terremotos de 1575 y 1960.

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AVALANCHASEl Cobre-1965

Casas sepultadas: 80Número de victimas: 308

(Norambuena, 2006)

AVALANCHASEl Cobre-1965

Derrame Lateral Norte

Derrame Lateral Norte

Antes Después

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DESLIZAMIENTOSReñaca-1965 Rio Negro-1960

Wenchuan-Mayo 2008

COMENTARIOS FINALES• Chile es el país con una de las más alta

productividad sísmica del mundo.• Por lo anterior, Chile es uno de los laboratorios

naturales más atractivo a nivel mundial.• Esta situación permite reunir valiosas enseñanzas

cuando se produce un terremoto, enseñanzas que debemos capitalizar en beneficio de reducir los efectos de ellos.

• Desde el punto de vista del diseño debe tenerse en cuenta que el diseño conceptual de un proyecto es fundamental en el resultado y el cálculo sólo es una herramienta a su servicio.

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COMENTARIOS FINALES

• Considerando los daños observados en los terremotos que han ocurrido los últimos 25 años, sísmicamente el principal problema en Chile es:a. Las viviendas construidas sin asistencia

técnica (Autoconstrucción).b. La falta de un procedimiento de control y

calificación de sistemas estructurales que no han sido probados sísmicamente.

MUCHAS GRACIAS

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